[发明专利]一种含耦合支链的闭环连杆单元及基于此的伞状可展机构

说明书

本发明涉及一种含耦合支链的闭环连杆单元及基于此的伞状可展机构，该闭环连杆单元的结构呈镜面对称布置，每对呈镜面对称的转动副的轴线在对称面上相交。多个闭环连杆单元环形阵列在同一基座上，且每相邻两个闭环连杆单元之间共用一个连接基座的转动副，一个连杆和一个中间平台，这样便构成了一个多环耦合状的空间可展机构。本发明的闭环连杆可展单元比现有的单环连杆可展单元具有更高的刚度和承载能力，进而构建的可展机构具有高刚度，高承载能力的特点。本发明的可展机构在卫星天线、太阳能电池板支撑结构以及建筑工程等多个领域有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及机构学领域，特别涉及一种含耦合支链的闭环连杆单元及基于此的伞状可展机构。

背景技术

可展机构作为空间站的基础骨架，空间机械臂的主体框架，大口径可展开天线支撑机构，大型太阳能帆板支架，可移动建筑的桁架结构等在通航空航天、可再生能源、空间探索、大型建筑，国防军事等领域发挥着重要作用。近几十年，可展机构的设计和研究是航天领域的热门主题。美国航空航天局(NASA)，欧空局(ESA)，俄罗斯宇航局，日本宇宙科学研究所(ISAS)和日本宇宙事业开发团(NASDA)和我国的航天科技集团一直在不断地开展航天可展机构的研究。目前国外一些大学如英国剑桥大学，西班牙塞维利亚建筑技术研究院，美国麻省理工学院，以色列特拉维夫大学，日本东京大学等和我国的哈尔滨工业大学，天津大学，北京理工大学，同济大学，浙江大学，北京航空航天大学等的许多学者都在进行可展机构的设计与研究。

早期的可展机构主要基于剪式铰单元来构建。近年来，基于单自由度单闭环空间连杆的可展单元引起了许多学者的关注，常见的有Bennett 4R机构，Myard 5R机构，Bricard 6R机构等。中国专利CN200380107030.2呈现了一种基于Bennett 4R连杆单元构建的大可展机构。中国专利CN102167165A公开了一种七转动副单环连杆可展单元及采用该单元的空间可展机构，这种单元比Myard5R连杆单元的可展性更好。

本发明涉及的含耦合支链的闭环连杆可展单元在结构上不同于现有的单环连杆可展单元，这种闭环连杆可展单元在杆数和运动副数目更多，运动副轴线之间的布置更加复杂，支链之间的耦合度更高。本发明涉及的含耦合支链的闭环连杆可展单元比单环连杆可展单元的刚度和承载能力更高，非常适合构建大型的可展机构。

发明内容

本发明涉及具有高刚度和高承载能力的含耦合支链闭环连杆单元及以此为基础构建的伞状可展机构。

实现本发明采用的技术方案是：